(57)【要約】【課題】  洗浄工程において、洗浄液の洗浄性能を低下させることなく、洗浄成分の使用量を低減することができ、さらに洗浄成分による被洗浄膜へのダメージを軽減することができる洗浄工程を含む半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】  本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板を水平に保持して回転させた状態で、該半導体基板に洗浄液を供給して基板の洗浄を行う洗浄工程を含む製造方法であって、前記洗浄工程は、前記洗浄液の供給量を略一定としながら、該洗浄液に含まれる洗浄成分の濃度を洗浄経過時間とともに変化させることを特徴とする。【選択図】      図１
2006245106.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板を水平に保持して回転させた状態で、該半導体基板に洗浄液を供給して基板の洗浄を行う洗浄工程を含む半導体装置の製造方法であって、
前記洗浄工程は、前記洗浄液の供給量を略一定としながら、該洗浄液に含まれる洗浄成分の濃度を洗浄経過時間とともに変化させることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、前記洗浄成分の濃度は、前記洗浄経過時間とともに低下するように制御されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、前記洗浄成分の濃度は、前記洗浄経過時間とともに段階的に低下するように制御されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】
請求項２または３に記載の半導体装置の製造方法において、前記基板に供給される洗浄液中の洗浄成分の濃度は、基板の洗浄の各瞬間に必要とされる洗浄成分量（以下、「必要瞬間供給量」という）に基づいて制御されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の半導体装置の製造方法において、前記必要瞬間供給量は、前記洗浄成分の種類と、前記洗浄工程に必要とされる洗浄成分量と、前記洗浄工程の時間と、から検出されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項６】
請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、前記洗浄工程は、前記半導体基板に付着した金属成分を除去する工程であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項７】
請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、前記洗浄工程は、金属露出面を有する半導体基板を洗浄する工程であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載の半導体装置の製造方法において、前記洗浄工程は、化学的機械的研磨工程後の半導体基板を洗浄する工程であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項９】
半導体基板を水平に保持して回転させた状態で、該半導体基板に洗浄液を供給して基板の洗浄を行う洗浄装置を備える半導体製造装置であって、
前記洗浄装置は、前記基板を洗浄する洗浄部と、前記洗浄液を前記洗浄部に供給する洗浄液供給装置と、を備え、
前記洗浄液供給装置は、洗浄成分濃度の異なる洗浄液を前記洗浄部に供給可能に構成された洗浄液供給部と、
前記洗浄部に供給する洗浄液の供給量を略一定としながら、該洗浄液に含まれる洗浄成分の濃度を洗浄経過時間とともに変化させるように前記洗浄液供給部を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする半導体製造装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の半導体製造装置において、前記制御部は、基板の洗浄の各瞬間に必要とされる洗浄成分量（以下、「必要瞬間供給量」という）を検出するとともに、その検出結果に基づいて、前記洗浄部に供給する洗浄液中に含まれる洗浄成分濃度を変化させるように前記洗浄液供給部を制御することを特徴とする半導体製造装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の半導体製造装置において、前記必要瞬間供給量が、前記洗浄成分の種類と、前記洗浄工程に必要とされる洗浄成分量と、前記洗浄工程の時間と、から検出されることを特徴とする半導体製造装置。
【請求項１２】
請求項１０または１１に記載の半導体製造装置において、前記洗浄液供給部は、洗浄成分濃度の異なる洗浄液を収容する複数の洗浄液貯留槽を備え、
前記制御部は、前記検出結果に基づいて前記洗浄部に洗浄液を供給する前記洗浄液貯留槽を切り替えることを特徴とする半導体製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体装置の製造方法、および半導体製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造工程では、化学的機械的研磨（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ、以下「ＣＭＰ」という）工程における研磨液や研磨屑、さらに金属膜成膜工程での付着金属など、半導体装置の製造工程中において様々な物質が基板に堆積する。これらの物質を除去するために、基板を洗浄する洗浄工程が必要となっている。基板の洗浄方法としては、基板を１枚ずつ処理する、いわゆる枚葉式処理方式の洗浄方法が知られている。従来の半導体装置の枚葉式洗浄方法としては、例えば特許文献１に記載されたものがある。同公報に記載された洗浄方法は、図９に記載された洗浄装置１００により行われる。洗浄装置１００は、洗浄成分供給装置１１０と、洗浄部１２０とを備える。洗浄成分供給装置１１０は、洗浄成分供給部１１２と、純水供給部１１４と、制御部１１６とを備える。制御部１１６は、供給管の流量計（図示せず）等に作用して、洗浄部１２０に供給する洗浄成分量および純水量を制御している。特許文献１には、洗浄装置１００を用いて、洗浄液中に含まれる洗浄成分濃度を一定にして、基板を洗浄する技術が開示されている。
【０００３】
また、特許文献２には、洗浄液を基板処理槽に貯留して、複数の基板の洗浄を同時に行う基板洗浄装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００３−３２０２３８号公報
【特許文献２】特開平１１−６７７０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図６（ａ）に、特許文献１の基板の洗浄工程における、洗浄液に含まれる洗浄成分の濃度の推移を示し、図６（ｂ）に、洗浄液供給量の推移を示す。図６（ａ），（ｂ）に示すように、洗浄工程の開始から終了まで、一定量の洗浄液が供給され、かつ洗浄成分の濃度は一定である。しかしながら、このように一定量の洗浄液を供給し、洗浄成分の濃度を一定に保った場合には、基板の洗浄に必要とされる洗浄成分の量よりも過剰に洗浄成分を基板に供給してしまうという問題があることを本発明者は見出した。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者は、鋭意研究した結果、基板の洗浄工程において、一定の供給量の洗浄液を用いるに際して、洗浄の効果は、洗浄に供される洗浄成分の量により決まること、すなわち基板から金属等の物質を除去するために必要とされる洗浄成分の量は、所定の条件下で一定量であることを見出し、その量を下回らなければ洗浄性能が低下することがなく、さらに洗浄工程において用いられる洗浄成分の量を低減することができることを見出した。
【０００６】
すなわち、本発明によれば、半導体基板を水平に保持して回転させた状態で、該半導体基板に洗浄液を供給して基板の洗浄を行う洗浄工程を含み、前記洗浄工程は、前記洗浄液の供給量を略一定としながら、該洗浄液に含まれる洗浄成分の濃度を洗浄経過時間とともに変化させることを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
【０００７】
この半導体装置の製造方法によれば、洗浄工程において、洗浄液の供給量を減らさずに、洗浄成分の使用量を低減することができる。したがって、洗浄液の洗浄性能を低下させることなく、洗浄成分による被洗浄膜へのダメージを軽減することができる。
【０００８】
さらに、本発明によれば、半導体基板を水平に保持して回転させた状態で、該半導体基板に洗浄液を供給して基板の洗浄を行う洗浄装置を備える半導体製造装置であって、
前記洗浄装置は、前記基板を洗浄する洗浄部と、前記洗浄液を前記洗浄部に供給する洗浄液供給装置と、を備え、
前記洗浄液供給装置は、洗浄成分濃度の異なる洗浄液を前記洗浄部に供給可能に構成された洗浄液供給部と、
前記洗浄部に供給する洗浄液の供給量を略一定としながら、該洗浄液に含まれる洗浄成分の濃度を洗浄経過時間とともに変化させるように前記洗浄液供給部を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする半導体製造装置が提供される。
【０００９】
このような半導体製造装置によれば、制御部により、洗浄液に含まれる洗浄成分の濃度を洗浄経過時間とともに変化させながら、略一定量の洗浄液を洗浄液供給部から洗浄部に供給するように制御される。これにより洗浄液が、洗浄部に供給され、洗浄部において基板の洗浄が行われる。したがって、この半導体製造装置によれば、洗浄液の洗浄性能を低下させることなく、洗浄成分による被洗浄膜へのダメージを軽減することができる洗浄方法を実現することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、洗浄液の洗浄性能を低下させることなく、洗浄成分の使用量を低減することができ、さらに洗浄工程における洗浄成分による被洗浄膜へのダメージを軽減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板を水平に保持して回転させた状態で、該半導体基板に洗浄液を供給して基板の洗浄を行う洗浄工程において、洗浄液の供給量を略一定としながら、該洗浄液に含まれる洗浄成分の濃度を洗浄経過時間とともに変化させる洗浄工程を含むことを特徴とする。ここで、洗浄経過時間とは、連続的なものであってもよく、所定の時間間隔であってもよい。また、変化とは、継続的に変化する場合だけでなく、段階的に変化する場合も含み、一定の時間変化しなくてもよく、また継続的に低下する場合だけでなく、増加する段階を含んでいてもよい。なお、半導体基板とは、基板上に金属膜や絶縁膜等が形成されたものを意味する。
【００１２】
このような本願の方法であれば、洗浄液の供給量を略一定としながら、洗浄段階に合わせて洗浄成分の使用量を変化させることができる。
【００１３】
一般に、基板に堆積した金属成分の除去は、蓚酸やクエン酸等の洗浄成分を金属成分と結合させて錯体を形成させ（いわゆるキレート作用）、この錯体を洗浄液に溶出させ、排出することにより行われている。特許文献１においては、図７のグラフに示されるように、洗浄処理時間の経過とともに洗浄が進行し、洗浄により除去すべき物質が減少しているにもかかわらず、洗浄開始から終了まで一定量の洗浄成分が供給されている。したがって、洗浄工程の進行とともに、金属成分の除去のために用いられた洗浄成分（領域１に相当）は時間とともに減少し、逆に、金属と結合しない、すなわち金属の除去に供されないで廃棄される洗浄成分（領域２に相当）は時間とともに増加する。なお、この領域１の範囲に相当する金属成分の除去のために用いられた洗浄成分の量は、本願発明者が見出したものである。
【００１４】
一方、現状の洗浄プロセスの潜在的な問題として、回路パターンが形成された膜を有する半導体基板が洗浄液に曝されると、洗浄液により膜のエッチングがさらに進行して回路パターン形状が変形する問題があった。さらに、半導体回路パターンの微細化や高性能化に伴い、半導体基板上に形成された膜は、薬液耐性が弱いものが多く、膜が変質するなどダメージを受けやすくなっている。例えば、ＣＭＰ法により研磨剤を用いてＷコンタクトパターンを形成した後、その研磨剤の除去には希フッ酸（ＤＨＦ）が用いられている。ＤＨＦは、基板の表面酸化膜をわずかにエッチングし、金属成分やゴミを浮き上がらせ排出する。したがって、過剰な洗浄成分を供給すると表面酸化膜のエッチングが進行し、コンタクトパターンのバリア膜として用いられている金属膜がエッチングされる。しかしながら、従来は、洗浄により除去する物質が減少しても、前述のように供給される洗浄成分の量は変わらず、半導体基板の表面では過剰となった洗浄成分が作用すると考えられ、半導体基板上に形成された回路パターンの形状が変形する恐れがあった。
【００１５】
従来の洗浄方法においては、洗浄液の洗浄成分濃度を一定にしているため、洗浄成分の使用量を削減するには、図８（ａ）に示されるように洗浄液の供給量を、図６（ｂ）に示される洗浄液の供給量より減らすことが行われていた。しかしながら、洗浄液の供給量を減らすと、金属成分と洗浄成分とが結合して錯体を形成しても、基板から外へ排出する能力が低下する。したがって、図８（ｂ）に示されるように、洗浄処理時間が図７の場合よりも長くなり、洗浄成分の供給量はほとんど変化しない。さらに、金属成分の除去のために用いられた洗浄成分（領域１に相当）、および金属の除去に供されないで廃棄される洗浄成分（領域２に相当）は、結果的に図７の場合とほとんど変わらないということが本発明者により確認されている。
【００１６】
このように、洗浄成分の使用量を低減すれば、半導体基板上に形成された膜の変質は軽減されるものの、その一方で洗浄性能自体が低下してしまう。すなわち、膜へのダメージ軽減と洗浄性能確保とは、トレードオフの関係にあり、それらの両立は極めて困難である。
【００１７】
このような状況から、従来においては、洗浄工程において用いられる洗浄成分の量を低減するというアプローチの試みはなされていないのが現状である。
【００１８】
これに対し本願発明によれば、洗浄液の供給量を略一定としながら、洗浄段階に合わせて洗浄成分の使用量を変化させることができる。したがって、洗浄液の洗浄性能を低下させることなく、洗浄成分の使用量を低減することができる。またさらに、洗浄成分の使用量が低減されているため、洗浄成分による被洗浄膜へのダメージを軽減することができる。
【００１９】
また、基板の洗浄工程においては、通常、洗浄時間の経過とともに洗浄が進行し、基板に堆積している物質の量が減少するので、洗浄成分の濃度は洗浄経過時間とともに低下させることが好ましい。具体的には、図１に示すように、洗浄液供給量を一定量としながら、基板の洗浄の各瞬間に必要とされる洗浄成分量（以下、「必要瞬間供給量」という）を、洗浄経過時間とともに低下させる。これにより、洗浄液の洗浄性能を低下させることなく、洗浄成分の使用量を効率的に低減することができる。
【００２０】
本実施形態における洗浄工程は、半導体基板に付着した金属成分を除去する工程であり、具体的にはＣＭＰ工程やエッチング工程などの半導体基板に汚染物質が付着する工程の後に行われる。
【００２１】
例えば、ＣＭＰ工程は以下のようにして行われる。まず、基板上に形成された絶縁膜表面に凹部を形成する。次いで、凹部の内壁を覆うとともに基板全面にバリアメタル膜を形成し、さらに凹部を埋め込むとともに基板全面に銅膜を形成する。このような半導体基板を、ＣＭＰ装置内において、凹部の外部における前記バリアメタル膜および前記金属膜を除去することによりＣＭＰ工程が行われる。ＣＭＰは、研磨粒子を用いて銅膜を研磨するプロセスであるため、大量の粒子或いは金属汚染が半導体基板表面に付着する。このため、ＣＭＰ終了後、基板表面を十分に洗浄することが重要となる。
【００２２】
一方、エッチング工程は、例えば、基板に形成された銅配線層上に層間絶縁膜を形成して半導体基板を調製し、この半導体基板をエッチング装置内において銅配線層上に到達するスルーホールをドライエッチングにより形成することにより行われる。エッチング工程後のスルーホール内等に、汚染物質が付着する。このため、エッチング終了後、基板を十分に洗浄することが重要となる。
【００２３】
なお、ＣＭＰ工程およびエッチング工程を例示したが、これらに限定されることなく、基板表面を汚染する工程後に洗浄工程を行うことができる。
【００２４】
このような洗浄工程は、以下のような洗浄装置を備える半導体製造装置により実現することができる。本発明の半導体製造装置のうち、洗浄装置の実施形態について、図面を用いて説明する。なお、洗浄装置のみを示し、他の装置については図示を省略する。すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００２５】
図２は、本発明による洗浄装置の実施形態を示す概略図である。
【００２６】
図２に示すように、洗浄装置５は、洗浄液を洗浄部に供給する洗浄液供給装置１０と、基板を洗浄する洗浄部２０とを備える。洗浄装置５は種々の洗浄装置に適用可能であるが、ＣＭＰ工程やエッチング工程等の終了後に行う洗浄工程に用いることができる。洗浄装置５は、図示しないＣＭＰ装置またはエッチング装置、および乾燥装置と一体化され、ＣＭＰ工程またはエッチング工程、洗浄工程、および乾燥工程の一連の工程を、１つの装置内で行うことができるように構成されている。
【００２７】
洗浄液供給装置１０は、洗浄液供給部３０と、制御部４０とを備える。制御部４０は、洗浄液供給部３０から、供給管５０を介して洗浄部２０に供給される洗浄液の量を略一定としながら、該洗浄液に含まれる洗浄成分の濃度を洗浄経過時間とともに変化させる。制御部４０については後述する。
【００２８】
洗浄部２０は、枚葉式処理方式により基板洗浄を行うチャンバーである。チャンバー内には、図示しないが、基板を保持する保持手段と、保持手段に保持された基板を回転させる回転手段と、保持手段に保持された基板上に洗浄液を供給する洗浄液供給手段とを有する。また、図示しないが、基板上に供給された洗浄液を薬液槽に回収する回収手段を有していてもよい。
【００２９】
洗浄液供給部３０は、洗浄成分濃度の異なる洗浄液を洗浄部２０に供給可能に構成されている。具体的には、洗浄液供給部３０は、洗浄成分が収容されている洗浄成分槽と、水などの希釈媒体が収容されている希釈媒体槽とを備え、後述する制御部４０が検出した洗浄成分量となるように、洗浄成分槽と希釈媒体槽とから供給管５０を介して洗浄部２０に供給可能に構成されていてもよい。また、洗浄成分濃度が異なる洗浄液を調製するとともに収容し、供給管５０を介して洗浄部２０に供給可能に構成されていてもよい。
【００３０】
本実施形態においては、洗浄液供給部３０は、図３に示すように、第１の洗浄液貯留槽３２と、第２の洗浄液貯留槽３４と、第３の洗浄液貯留槽３６と、を備え、順に洗浄成分濃度が低くなるように洗浄液が収容されている。なお、図示しないが、これらの貯留槽には、攪拌手段、洗浄成分供給手段、および希釈剤供給手段などが設けられていて、所定濃度の洗浄液を調製することができるように構成されている。これらの洗浄液貯留槽は、その下端部にバルブ３２ａ，３４ａ，３６ａが備えられており、このバルブを開くことにより、供給管５０を介して、洗浄部２０に洗浄液を供給することができる。これらのバルブの開閉は、後述するように制御部４０により制御されている。なお、洗浄液貯留槽は３つに限定されることはなく、２槽以上設けられていればよい。
【００３１】
制御部４０は、基板の洗浄の各瞬間に必要とされる洗浄成分量（以下、「必要瞬間供給量」という）を検出するとともに、その検出結果に基づいて、洗浄液供給部３０から洗浄部２０に供給する洗浄液中に含まれる洗浄成分濃度を制御することができるように構成されている。具体的には、制御部４０は、図示しないＣＰＵ、操作部、モニターなどを有し、操作部より入力されるデータなどに基づいて、洗浄液供給部３０から洗浄部２０に供給する洗浄液中に含まれる洗浄成分濃度の変更を行う。
【００３２】
このような洗浄装置５による基板の洗浄は、具体的には、図４のフローチャートのようにして行われる。
【００３３】
まず、ユーザは、図示しない入力手段を用いて、所定のデータ、具体的には基板洗浄に使用される洗浄成分の種類と、洗浄工程に必要とされる洗浄成分量と、該基板の洗浄時間と、を入力する。所定のデータが入力されると、洗浄工程が開始される。
【００３４】
ユーザにより所定のデータが入力されると、制御部４０は、係る入力データから、洗浄成分の必要瞬間供給量を検出するとともに、かかる検出結果に基づいて、３種類の洗浄成分濃度を決定する（ステップＳ１）。
【００３５】
具体的には、制御部４０は、まず図５のグラフに示すように、洗浄工程に必要とされる洗浄成分量（領域１に相当）と、該基板の洗浄時間とから、必要瞬間供給量（斜線３）を検出する。次いで、制御部４０は、洗浄開始から終了までの洗浄処理時間を、第１の時間帯、第２の時間帯および第３の時間帯の、３つの時間帯に区切り、各々の時間帯において斜線３で示される必要瞬間供給量を下回らないように、３種類の洗浄成分濃度を決定する。なお、３つの時間帯は、異なる時間間隔であってもよい。制御部４０は、洗浄成分濃度を決定すると、図示しないモニター等に３種類の洗浄成分濃度を表示させる。
【００３６】
ユーザはモニター（図示せず）等で洗浄成分濃度を確認し、３つの洗浄液貯留槽に、所定の濃度の洗浄液を調製する（ステップＳ２）。具体的には、第１の洗浄液貯留槽３２、第２の洗浄液貯留槽３４、第３の洗浄液貯留槽３６の順に濃度が低くなるように調製する。なお、洗浄液貯留槽が４つ以上設けられている場合には、制御部４０は、かかる検出結果に基づいて、貯留槽の数に応じた濃度を決定する
【００３７】
ユーザは、洗浄液貯留槽に洗浄液を調製すると、図示しないスタートボタンを押し、基板洗浄を開始させる。スタートボタンが押されると、制御部４０は、バルブ３２ａを開くように調整し、まず最も濃度の高い第１の洗浄液貯留槽３２から、供給管５０を介して洗浄部２０に洗浄液を供給させる（ステップＳ３）。なお、洗浄液の供給は、供給管５０に設けられた送液ポンプ（図示せず）を介して行う。洗浄部２０では、保持手段に保持された基板が回転しており、洗浄液供給手段から基板上に洗浄液を供給することにより、基板洗浄が開始される。
【００３８】
洗浄液の供給が開始され、ステップＳ１において設定された第１の時間帯が経過すると、次に濃度の高い第２の洗浄液貯留槽３４から、供給管５０を介して洗浄部２０に洗浄液を供給させ基板の洗浄を継続する（ステップＳ４）。具体的には、制御部４０は、第１の洗浄液貯留槽３２のバルブ３２ａを閉めるように調整するとともに、バルブ３４ａを開くように調整し、第２の洗浄液貯留槽３４から洗浄部２０に洗浄液を供給させる。
【００３９】
さらに、第２の洗浄液貯留槽３４から洗浄液の供給が開始され、ステップＳ１において設定された第２の時間帯が経過すると、最も濃度の低い第３の洗浄液貯留槽３６から、供給管５０を介して洗浄部２０に洗浄液を供給させ基板の洗浄を継続する（ステップＳ５）。具体的には、制御部４０は、第２の洗浄液貯留槽３４のバルブ３４ａを閉めるように調整するとともに、バルブ３６ａを開くように調整し、第３の洗浄液貯留槽３６から洗浄部２０に洗浄液を供給させる。
【００４０】
第３の洗浄液貯留槽３６から洗浄液の供給が開始され、ステップＳ１において設定された第３の時間帯が経過すると、制御部４０は、第３の洗浄液貯留槽３６のバルブ３６ａを閉めるように調整し、洗浄部２０への洗浄液の供給を停止させ、基板の洗浄工程が終了する。なお、基板の洗浄を行った後、基板の乾燥工程を行ってもよい。
【００４１】
本発明の半導体製造装置は、このような洗浄装置を備えており、図５に示すように、金属と結合せずに廃棄される洗浄成分量（領域２に相当）が、図７に示される、従来の洗浄装置の場合と比較して低減される。したがって、洗浄成分による被洗浄膜へのダメージが低減されるとともに、洗浄工程に必要なコストを低減することができる。
【００４２】
なお、洗浄工程が終了した後は、所定の工程を行うことにより、半導体装置が製造される。
【００４３】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
〔実施例〕
【００４４】
以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例により何ら限定されるものではない。
(試験例１) 
【００４５】
金属成分が付着している半導体基板の洗浄を、蓚酸やクエン酸などの洗浄成分を含む洗浄液を用いて、以下に示す方法にしたがって行った。
【００４６】
実施例１
【００４７】
図２の洗浄装置５を用いて半導体基板の洗浄を行った。洗浄装置５の洗浄液供給部３０は、図３に示される、第１の洗浄液貯留槽３２と、第２の洗浄液貯留槽３４と、第３の洗浄液貯留槽３６とを備える。この洗浄装置５において、図示しない入力手段を用いて、洗浄成分の種類と、洗浄工程に必要とされる洗浄成分量と、基板の洗浄時間T１と、を入力した。制御部４０は、これらのデータから、まず図５のグラフに示すように、基板洗浄において、基板の洗浄に必要とされる必要瞬間供給量（斜線３）を検出する。次いで、制御部４０は、洗浄開始から終了までの洗浄処理時間を、第１の時間帯、第２の時間帯、および第３の時間帯に区切り、各々の時間帯において斜線３で示される必要瞬間供給量を下回らないように、３種類の洗浄成分濃度を決定する。３つの洗浄液貯留槽に、所定の濃度の洗浄液を調製した。上述した実施形態と同様にして、洗浄装置５により、半導体基板の洗浄を行った。
【００４８】
このような洗浄方法により、図１のように洗浄液供給量を一定に保ったまま、図５に示すように洗浄成分供給量Ｆ１を減らすことができた
【００４９】
比較例１
【００５０】
図９に示す洗浄装置１００を用い、図６（ｂ）のように洗浄液供給量を一定に保ち、かつ図６（ａ）に示すように洗浄液に含まれる洗浄成分の濃度を一定に保って、半導体基板の洗浄を行った。このような洗浄方法においては、基板の洗浄時間はT２であり、洗浄成分供給量はF２であった。
【００５１】
比較例２
【００５２】
図９に示す洗浄装置１００を用い、図８（ａ）のように洗浄液供給量を一定に保ち、かつ図８（ｂ）に示すように洗浄液供給量を一定に保って、半導体基板の洗浄を行った。単位時間ごとに必要とされる洗浄液供給量を比較例１よりも減少させた。このような洗浄方法においては、基板の洗浄時間はT３であり、洗浄成分供給量はF３であった。
【００５３】
結果
【００５４】
本試験例の結果、いずれの例でも金属成分の除去を行うことができた。しかしながら、各例における洗浄時間を比較すると、Ｔ１＝Ｔ２<Ｔ３という結果となった。つまり、比較例２では、単位時間ごとに必要とされる洗浄成分供給量を比較例１よりも減少させているため、同等の効果を得るためには洗浄時間を長くする必要があった。また、各例における洗浄成分供給量を比較すると、Ｆ１<Ｆ２＝Ｆ３という結果となった。つまり、実施例１は、洗浄工程に必要とされる洗浄成分量が予め設定されており、比較例１と略同じ洗浄時間であっても洗浄成分供給量を減らすことができた。
【００５５】
本結果から、蓚酸やクエン酸といったキレート効果のある酸を半導体基板の洗浄に使用する際には、金属除去に作用する洗浄成分量は一定量であることが確認された。また、比較例２のように単位時間当たりに供給する洗浄成分の供給量を減少させてしまうと、洗浄成分により形成された錯体をウェハから排出することができないため洗浄時間が長くなることが確認された。したがって、本試験例１の実施例１においては、金属除去に作用する洗浄成分量が分かっているため、洗浄成分の使用量を低減しても、洗浄時間が長くならずに洗浄効果を維持することができた。したがって、洗浄成分の使用量削減によるコスト削減と、洗浄時間の短縮を行うことができた。
(試験例２) 
【００５６】
ＣＭＰ法により、研磨剤を用いて半導体基板にＷコンタクトパターンを形成した後、希フッ酸（ＤＨＦ）を用い、以下に示す方法にしたがって半導体基板上の研磨剤の除去を行った。
【００５７】
実施例２
【００５８】
上記半導体基板を用い、洗浄液として希フッ酸（ＤＨＦ）を用いた以外は、実施例１と同様にして半導体基板の洗浄を行った。
【００５９】
比較例３
【００６０】
上記半導体基板を用い、洗浄液として希フッ酸（ＤＨＦ）を用いた以外は、比較例１と同様にして半導体基板の洗浄を行った。
【００６１】
結果
【００６２】
比較例３の洗浄を行った後、洗浄後の半導体基板を確認すると、洗浄液により膜のエッチングがさらに進行して回路パターン形状の変形が確認された。これは、コンタクトパターンのバリア膜として用いられている金属膜がエッチングされることによるものであった。一方、実施例２においては、洗浄後の半導体基板を確認しても、回路パターン形状の変形は確認されなかった。
【００６３】
このＣＭＰ工程後の洗浄工程においては、ＤＨＦは基板の表面酸化膜をわずかにエッチングし、金属成分やゴミを浮き上がらせ排出させている。したがって、過剰な洗浄成分を供給すると表面酸化膜のエッチングが進行してしまう。実施例２においては、金属除去に作用する洗浄成分量が分かっているため、過剰な洗浄成分が供給されることがない。したがって、エッチングの進行を防止して効果的に金属成分やごみの排出を行うことができた。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】図１は、本発明の方法において、洗浄液供給量と洗浄成分の供給量との関係を示したグラフである。
【図２】図２は、本発明に用いられる洗浄装置の実施形態を示す概略図である。
【図３】図３は、洗浄液供給部を示す概略図である。
【図４】図４は、洗浄工程を示すフローチャートである。
【図５】図５は、本発明に用いる洗浄装置において、洗浄時間と洗浄成分の供給量との関係を示したグラフである。
【図６】図６（ａ）は、従来の基板の洗浄方法における、洗浄液中の洗浄成分濃度の推移を示すグラフであり、図６（ｂ）は、洗浄液供給量の推移を示すグラフである。
【図７】図７は、従来の基板の洗浄方法における、金属成分の除去のために用いられた洗浄成分の量と、金属と結合せずに廃棄される洗浄成分の量との関係を示すグラフである。
【図８】図８（ａ）は、従来の基板の洗浄方法における、洗浄液供給量の推移を示すグラフであり、図８（ｂ）は、洗浄成分供給量の推移を示すグラフである。
【図９】図９は、従来の洗浄装置を示す概略図である。
【符号の説明】
【００６５】
１，２    領域
３        斜線（基板の洗浄の各瞬間に必要とされる洗浄成分量）
５        洗浄装置
１０      洗浄液供給装置
２０      洗浄部
３０      洗浄液供給部
３２      第１の洗浄液貯留槽
３４      第２の洗浄液貯留槽
３６      第３の洗浄液貯留槽
３２ａ，３４ａ，３６ａ    バルブ
４０      制御部
５０      供給管
１００    洗浄装置
１１０    洗浄液供給装置
１１２    洗浄成分供給部
１１４    純水供給部
１１６    制御部
１２０    洗浄部
【図１】
2006245106.tif 000003
【図２】
2006245106.tif 000004
【図３】
2006245106.tif 000005
【図４】
2006245106.tif 000006
【図５】
2006245106.tif 000007
【図６】
2006245106.tif 000008
【図７】
2006245106.tif 000009
【図８】
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【図９】
2006245106.tif 000011